一种飞行时间测距方法、系统和设备技术方案

本发明专利技术公开了一种飞行时间测距方法、系统和设备，包括：根据初始直方图计算噪声光子数；初始直方图包括连续的时间间隔，所述时间间隔内包含采集器采集的脉冲光束中光子的计数值；根据噪声光子数确定脉冲提取条件，根据脉冲提取条件对初始直方图进行搜索，以提取出符合脉冲提取条件的搜索区间以及对应的直方图索引；所述搜索区间包括多个时间间隔，搜索区间内时间间隔的数量根据发射器发射的脉冲光束的脉宽确定，直方图索引对应所述搜索区间内第一个时间间隔；将提取出的搜索区间作为第二直方图计算第二飞行时间，并根据第二飞行时间以及直方图索引在初始直方图中对应的第一飞行时间计算脉冲光束由发射到接收的飞行时间；利用所述飞行时间计算物体的距离。述飞行时间计算物体的距离。述飞行时间计算物体的距离。

【技术实现步骤摘要】
一种飞行时间测距方法、系统和设备


[0001]本专利技术涉及测距
，尤其涉及一种基于光子计数多回波飞行时间的测距方法、系统和设备。

技术介绍

[0002]利用飞行时间原理(ToF，Time of Flight)可以对目标进行距离测量以获取包含目标的深度值的深度图像，而基于飞行时间原理的距离测量系统已被广泛应用于消费电子、无人架驶、AR/VR等领域。基于飞行时间原理的距离测量系统通常包括发射器和采集器，利用发射器发射脉冲光束照射目标视场并利用采集器采集反射光束，计算光束由发射到反射接收的飞行时间进而来计算物体的距离。其中，时间数字转换器(TDC)用于记录光子从发射到被采集的飞行时间并生成光子信号，利用该光子信号寻找直方图电路中相应的时间bin(时间间隔)，使得该时间间隔内的光子计数值加1，当进行大量重复脉冲探测后，可以统计得到时间信号对应的光子计数的直方图，确定直方图中的脉冲峰值位置，根据脉冲峰值位置处对应的飞行时间计算物体的距离。
[0003]目前基于直方图的寻峰方法，一般采用单回波确定飞行时间并解算距离，即直方图中只出现一个脉冲峰值位置，但单回波算法容易受到多路径散射、多机干扰、发射光斑截断等影响因素导致产生多个有效回波信号；再或者当测距系统处于特殊使用场景，如出现雨雾天气、系统表面被雨水、玻璃等物体覆盖时也会产生一些干扰回波信号，最终在直方图中出现多个峰值位置，系统无法判断出每个峰值位置是有效信号还是干扰信号，导致无法完成距离测量。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服上述现有技术的不足，提出一种飞行时间测距方法、系统和设备，以解决上述现有技术中至少一种技术问题。
[0005]为达上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0006]一种飞行时间测距方法，包括：根据初始直方图计算噪声光子数；所述初始直方图包括连续的时间间隔，所述时间间隔内包含采集器采集的脉冲光束中光子的计数值；根据所述噪声光子数确定脉冲提取条件，根据所述脉冲提取条件对所述初始直方图进行搜索，以提取出符合所述脉冲提取条件的至少一个搜索区间以及对应的直方图索引；所述搜索区间包括多个时间间隔，所述搜索区间内时间间隔的数量根据发射器发射的脉冲光束的脉宽确定，所述直方图索引对应所述搜索区间内第一个时间间隔；将提取出的所述搜索区间作为第二直方图计算第二飞行时间，并根据所述第二飞行时间以及所述直方图索引在所述初始直方图中对应的第一飞行时间计算脉冲光束由发射到接收的飞行时间。
[0007]在一些实施例中，所述根据初始直方图计算噪声光子数包括：从所述初始直方图中选取远离脉冲峰值位置的一局部区域；将所述局部区域内的光子计数总值按照该局部区域内时间间隔的数量求均值，记为所述噪声光子数。
[0008]在一些实施例中，所述根据初始直方图计算噪声光子数包括：选取所述初始直方图中除脉冲位置处以外的区域，并将该区域内的光子计数总值按照该区域内时间间隔的数量求均值，记为所述噪声光子数。
[0009]在一些实施例中，所述脉冲提取条件为根据所述噪声光子数设定的一脉冲提取阈值Th；对所述初始直方图进行搜索时，选择任一时间间隔作为起点，选择满足预设数量的时间间隔构成所述搜索区间，并计算该搜索区间内的光子总数，当该搜索区间内的光子总数大于设定的脉冲提取阈值Th时，则该搜索区间符合所述脉冲提取条件，将该搜索区间存入缓冲寄存器。
[0010]在一些实施例中，当存储的搜索区间超出缓冲寄存器的存储上限时进行写入阻塞，同时对提取到的搜索区间数量进行计数，如果多帧计数结果大于或等于缓冲寄存器的存储上限，则对所述脉冲提取阈值Th增加修正项ΔTh，设定新的脉冲提取阈值为Th+ΔTh。
[0011]在一些实施例中，还包括：根据接收脉冲信号强度或者接收脉冲波形与发射脉冲波形的相关度设置筛选条件，对提取到的多个搜索区间进行筛选；根据预先设置的多回波模式对筛选后保留的搜索区间进行排序，以挑选出目标回波信号对应的搜索区间来进行所述第二飞行时间的计算。
[0012]在一些实施例中，所述预先设置的多回波模式包括回波数量以及排序特征，所述排序特征包括回波强度或者回波时间；其中，所述回波强度采用每个搜索区间内的光子总数表征，所述回波时间采用每个搜索区间对应的直方图索引表征，根据索引的序号判断出最近回波或最远回波。
[0013]在一些实施例中，所述脉冲提取条件为根据所述噪声光子数设定的接收脉冲信噪比阈值或者接收脉冲波形与发射脉冲波形的相关度阈值；当某一搜索区间内的接收脉冲信噪比高于所述接收脉冲信噪比阈值，或者接收脉冲波形与发射脉冲波形的相关度高于所述相关度阈值时，则该搜索区间符合所述脉冲提取条件。
[0014]本专利技术还提出一种飞行时间测距系统，包括：发射器，用于朝向物体发射脉冲光束；采集器，用于采集被物体反射回的所述脉冲光束中的光子并形成光子信号；处理电路，与所述发射器以及所述采集器连接，用于对所述光子信号进行处理以形成初始直方图，并按照前述的飞行时间测距方法处理所述初始直方图，以获得物体的距离信息。
[0015]本专利技术另还提出一种飞行时间测距设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现前述飞行时间测距方法。
[0016]本专利技术技术方案的有益效果为：本专利技术的测距方法基于设置不同的脉冲提取条件对初始直方图进行搜索提取出多个脉冲信号位置，并且还对提取到的搜索区间根据不同的场景选择不同的回波模式筛选出真实目标回波信号对应的搜索区间，基于筛选出的真实目标回波信号对应的搜索区间计算飞行时间，不仅可以节省计算的时间也可以排除其他回波信号的干扰，从而使得计算的飞行时间更为准确。
附图说明
[0017]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本
专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0018]图1是本专利技术实施例的飞行时间测距系统的示意图；
[0019]图2是本专利技术实施例的飞行时间测距方法的流程图；
[0020]图3是本专利技术实施例中初始直方图的示意图；
[0021]图4是本专利技术实施例中第二直方图的示意图；
[0022]图5是本专利技术另一实施例的飞行时间测距方法的流程图示。
具体实施方式
[0023]为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本专利技术保护的范围。
[0024]需要说明的是，本专利技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种飞行时间测距方法，其特征在于，包括：根据初始直方图计算噪声光子数；其中，所述初始直方图包括连续的时间间隔，所述时间间隔内包含采集器采集的脉冲光束中光子的计数值；根据所述噪声光子数确定脉冲提取条件，根据所述脉冲提取条件对所述初始直方图进行搜索，以提取出符合所述脉冲提取条件的至少一个搜索区间以及对应的直方图索引；所述搜索区间包括多个时间间隔，所述搜索区间内时间间隔的数量根据发射器发射的脉冲光束的脉宽确定，所述直方图索引对应所述搜索区间内第一个时间间隔；将提取出的所述搜索区间作为第二直方图计算第二飞行时间，并根据所述第二飞行时间以及提取出的搜索区间的直方图索引在初始直方图中对应的第一飞行时间计算脉冲光束由发射到接收的飞行时间。2.如权利要求1所述的飞行时间测距方法，其特征在于，所述根据初始直方图计算噪声光子数包括：从所述初始直方图中选取远离脉冲峰值位置的一局部区域；将所述局部区域内的光子计数总值按照该局部区域内时间间隔的数量求均值，记为所述噪声光子数。3.如权利要求1所述的飞行时间测距方法，其特征在于，所述根据初始直方图计算噪声光子数包括：选取所述初始直方图中除脉冲位置处以外的区域，并将该区域内的光子计数总值按照该区域内时间间隔的数量求均值，记为所述噪声光子数。4.如权利要求1所述的飞行时间测距方法，其特征在于，所述脉冲提取条件为根据所述噪声光子数设定的一脉冲提取阈值Th；对所述初始直方图进行搜索时，选择任一时间间隔作为起点，选择满足预设数量的时间间隔构成所述搜索区间，并计算该搜索区间内的光子总数，当该搜索区间内的光子总数大于设定的脉冲提取阈值Th时，则该搜索区间符合所述脉冲提取条件，将该搜索区间存入缓冲寄存器。5.如权利要求4所述的飞行时间测距方法，其特征在于，当存储的搜索区间超出缓冲寄存器的存储上限时进行写入阻塞，同时对提取到的搜索区间数量进行计数，如果多帧...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘浏，闫敏，
申请(专利权)人：深圳奥锐达科技有限公司，
类型：发明
国别省市：